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基于RS和GIS的水文模型以及洪灾监测评估系统的研究

作　者: 彭定志
导　师: 郭生练
学　校: 武汉大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 遥感地理信息系统洪灾 MODIS TOPMODEL SCS DEM
分类号: P334.92
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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引　用: 7次
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内容摘要

洪水灾害是当今世界上的主要自然灾害之一。由于各种防洪工程措施的标准和防洪能力目前仍显得很有限,非工程措施的研究是十分必要的。随着空间技术的发展,遥感(emote Sensing,RS)和地理信息系统(Geographic Information System, GIS)技术在防洪决策中的作用表现日益突出。本文在总结RS和GIS在水文水资源中的应用及研究进展的基础上,结合国家973前期专项和国家自然科学基金资助项目,对基于RS和GIS的水文模型和洪灾监测评估系统进行研究。论文的主要工作和创新点如下: (1) 通过几个重要的流域地貌指数的计算以及数字水系的生成,对流域水文状态变量空间分布的能力进行分析,并简要地介绍了GIS软件ARCGIS8.3水文分析模块。详细地评述了MODIS在水文水资源中的应用和研究进展。总结了基于RS和GIS洪灾监测评估方法及研究进展。 (2) 应用改进的以地形为基础的半分布式流域水文模型TOPMODEL,分析研究了DEM网格大小对径流模拟的影响,对半干旱半湿润地区流域分别采用超渗和蓄满两种产流方式进行模拟研究,并与湿润地区流域的模拟结果进行了对比和分析。 (3) 研究和探讨了SCS模型的适用性,并与IHACRES模型和新安江模型的模拟结果进行比较分析。结合MODIS遥感数据确定改进的SCS日模型参数,进行流域径流模拟,为开展无资料地区的水文预报进行了一定的尝试。 (4) 在分析我国RS技术在洪水监测方面应用的基础上,指出目前洪灾遥感监测在时效性等方面的不足,提出和建立了基于MODIS和GIS的洪灾监测评估系统。以湖南省洞庭湖地区为例,分析了洞庭湖面积变化,并通过定量的分析方法,研究了面积变化对洪水位的影响。 (5) 利用LandSat TM遥感数据,对丰满水库库容曲线进行重新测算。通过水量平衡法计算的水库枯水期入库流量和实际入库流量的对比,检验新测算的库容曲线,并对水库动库容计算进行了简单地分析和讨论。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 洪水与洪水灾害  9-10
  1.2 洪水灾害特征  10-11
  1.3 洪水灾害研究进展  11-14
  1.4 流域水文模型研究进展  14-18
  1.5 论文的主要工作  18-20
  参考文献  20-23
第2章 RS和 GIS在水文水资源中的应用及研究进展  23-49
  2.1 基于 DEM的数字流域  23-36
    2.1.1 基于DEM流域地貌指数提取  23-30
    2.1.2 基于DEM数字水系的生成  30-33
    2.1.3 ARCGIS8.3水文分析模块  33-36
  2.2 MODIS在水文水资源中的应用和研究进展  36-42
    2.2.1 洪水过程和洪灾范围实时动态监测  38
    2.2.2 积雪和融雪  38-39
    2.2.3 降水  39
    2.2.4 植被  39-40
    2.2.5 土壤水分  40
    2.2.6 蒸发  40-41
    2.2.7 水文模型  41
    2.2.8 水质  41-42
  2.3 基于 RS和 GIS洪灾监测评估及研究进展  42-45
    2.3.1 基于RS和 GIS洪灾监测评估  42-44
    2.3.2 RS和 GIS技术在洪灾监测评估中应用研究进展  44-45
  参考文献  45-49
第3章基于 GIS的IDPMODEL及其应用研究  49-62
  3.1 模型的物理机制  49-50
  3.2 模型的结构和计算流程  50-55
    3.2.1 蒸发  51
    3.2.2 超渗产流方式  51-52
    3.2.3 蓄满产流方式  52-53
    3.2.4 汇流  53-54
    3.2.5 模型参数与计算流程图  54-55
  3.3 模型应用  55-61
    3.3.1 DEM网格大小对径流模拟的影响  55-59
    3.3.2 两种产流方式模拟的对比分析  59-60
    3.3.3 不同气候区流域模拟的对比分析  60-61
  参考文献  61-62
第4章基于 RS的 SCS模型及其应用研究  62-77
  4.1 改进的 SCS模型及其应用  62-67
    4.1.1 SCS模型基本原理  63-64
    4.1.2 改进的SCS模型  64-66
    4.1.3 改进的SCS模型在流域径流模拟中的应用  66-67
  4.2 改进的 SCS模型与其他模型的比较  67-73
    4.2.1 IHACRES模型  67-69
    4.2.2 新安江模型  69-71
    4.2.3 模拟结果的比较分析  71-73
  4.3 基于 RS的 SCS模型流域径流模拟  73-75
  参考文献  75-77
第5章基于 RS和 GIS洪灾监测评估系统  77-90
  5.1 当前 RS在洪水监测方面的应用  77
  5.2 基于 MODIS和 GIS洪灾监测评估系统  77-80
    5.2.1 基于MODIS水体识别  78-79
    5.2.2 基于MODIS土地利用分类  79
    5.2.3 土地利用类型图、DEM和洪水淹没范围的叠加  79-80
    5.2.4 基于MODIS和 GIS洪灾监测评估系统客户端软件  80
  5.3 基于 MODIS洞庭湖面积变化对洪水位影响  80-88
    5.3.1 1995年洞庭湖面积曲线  81-83
    5.3.2 基于MODIS遥感数据的洞庭湖面积测算  83-85
    5.3.3 1996年城陵矶水位流量关系  85-86
    5.3.4 面积变化对洪水位影响  86-88
  参考文献  88-90
第6章基于 RS的水库库容曲线估计  90-109
  6.1 丰满水库库容曲线估计  91-101
    6.1.1 传统测算方法  92-93
    6.1.2 基于 RS测算方法  93-101
  6.2 水库库容曲线精度检验  101-105
    6.2.1 利用RS数据检验法  101-102
    6.2.2 水量平衡法  102-105
  6.3 动库容计算  105-107
  参考文献  107-109
第7章结论与展望  109-112
  7.1 全文总结  109-110
  7.2 展望  110-112
附录  112-124
  Ⅰ 参加的科研项目  112
  Ⅱ 参加的国际国内会议  112-113
  Ⅲ 发表的学术论文  113-115
  Ⅳ 参与编写的技术报告  115
  Ⅴ 获得奖励  115-116
  Ⅵ 彩色图版  116-124
致谢  124

基于RS和GIS的水文模型以及洪灾监测评估系统的研究

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